申请/专利权人：江西理工大学;龙南鼎泰电子科技有限公司

申请日：2024-04-02

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN118013923A

主分类号：G06F30/392

分类号：G06F30/392;G06F30/398;G06Q10/10;G06F115/12

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.28#实质审查的生效;2024.05.10#公开

摘要：本发明公开一种基于OpenGL的PCB自动化排版结果检测方法，属于生产自动化领域，本发明通过计算机图形学知识，以OpenGL（OpenGraphicsLibrary，开放图形库）为技术手段，降低每个PCB单元外轮廓位置关系检测算法的计算复杂度，具体而言：以生产允许公差和拼板尺寸为基准，通过识别输入、抽象拼板、持久化PCB单元、根据智能算法获取候选方案、构建图像、方案评价、迭代更新等步骤，改善单元间的重叠、间距判断，优化设计方案的评价方法。

主权项：1.一种基于OpenGL的PCB自动化排版结果检测方法，其特征在于，包括：步骤一：识别输入；步骤二：抽象拼板；步骤三：持久化PCB单元；步骤四：根据智能算法获取候选方案；步骤五：构建图像；步骤六：评价方案；步骤七：迭代更新；步骤八：输出布局方案；步骤一具体内容为：输入包括拼板的布局约束条件和待放置PCB单元的轮廓描述，参数输入通过文件保存读取，具体如下：i.确定允许最大公差；ii.确定拼板大小；iii.确定PCB单元间距；iv.确定拼板预留边缘；v.确定其他约束条件；vi.确定PCB单元轮廓，通过标签和数值的组合方式，顺序完成异形单元轮廓描述；步骤二具体内容为：步骤一中最大允许公差记作；拼板尺寸记为mmxmm,则将拼板抽象成一个矩阵： ；通过计算机图形学技术，根据矩阵大小获得一个大小为像素的纯色图像，其中4个大小的矩阵分别对应图像RGBA格式的红、绿、蓝和透明度通道，中各项元素取值范围为，若大于1则重置为1，若小于0则重置为0；步骤三具体内容为：根据PCB单元的轮廓输入，通过OpenGL绘制具体的物体对象，绘制过程则按照PCB单元轮廓文件依行读取，转换为对应的后续点坐标，PCB单元绘制为实心图形，轮廓线内填充颜色，用RGBA表示，当生产需要两个PCB单元完全不重叠时，PCB单元的填充透明度为0.5，其中透明度0表示完全透明，1表示完全不透明，若可以部分叠加，则通过配置文件方式调整PCB单元对应区域的透明度和后续阈值；将PCB单元绘制为具体物体对象后，通过复制方式，完成多个相同单元的创建与放置，并通过图像处理单元GPU加速这一过程；步骤四具体内容为：智能算法是指一个算法，其输入是步骤一中的各项输入，其输出是具体的PCB布局方案，在自动化设计算法中，智能算法是用来产生可用方案的关键；假设存在一个智能算法，能够输出任意候选方案，即所有PCB单元的布局信息，包括角度、位置中的一种，其输出表示为一个队列，其大小与放置的PCB单元数量相同： ；其中，表示PCB单元的类型或序号；和分别表示PCB单元起始点的x、y轴坐标；表示旋转的角度；步骤五具体内容为：由步骤四可知一个具体的布局方案，现依次读取布局方案D中的每一个元素，记作，此时，从步骤三中完成持久化的PCB单元中检索与type相同的单元，将其放置在拼板的原点处；根据和两项数据，利用OpenGL函数glTranslatef来实现PCB单元的具体位置改变；根据数据，利用OpenGL函数glRotatef实现PCB单元的旋转；按照步骤二中计算的矩阵大小，在OpenGL中创建相同大小纯色拼板图像，当PCB单元放置在指定位置后，对应图像位置将呈现出PCB单元图形，在步骤三中，PCB单元填充颜色透明度为0.5，若PCB单元未出现叠加，则透明度保持0.5不变，若PCB单元出现叠加，则透明度经过渲染后，必然高于0.5；步骤六具体内容为：在步骤五中，经OpenGL渲染获得大小为像素的布局图，获得对应矩阵，其中，、、、分别表示矩阵P的每一个维度分量，对应RGBA格式文件中的四个通道;评价板材利用率： ；若某一个位置有PCB单元放置，则记录透明度的对应位置必然大于0，反之，中元素为0则表示对应位置未放置PCB单元；评价PCB单元重叠： ；其中，是指示函数，也称为谓词函数,若满足条件，则返回1，反之返回0;评价其他约束：其他约束均通过矩阵运算完成满足性判断；步骤七具体内容为：由步骤六可知，任意方案经约束满足判定后获得的评价，同时，获得该方案的板材利用率，因此，将异形PCB单元自动化排版描述为一个带约束的优化问题： ；其中，是具体的约束条件，为保证约束不满足时，具体布局方案的适应度要低于约束满足时布局方案的适应度，则将适应度函数描述为： ；其中，σ∈R+是修正参数，其中R+表示正实数，以作为智能算法的适应度函数，通过迭代产生新的排版布局，获得适应度最优的布局方案，其中，智能算法是指包括遗传算法、粒子群算法在内的，通过附加随机性的方式产生新的排版布局方案，并从中选择出适应度函数值最高的排版布局方案；假设已知由排版布局方案产生的抽象拼板矩阵为，适应度函数为，则在第次迭代时的智能算法表示为： ；其中，表示从第次迭代到第次迭代产生的拼版矩阵，，即智能算法以历史矩阵和适应度函数为输入，以新的拼版矩阵为输出，并保证输出矩阵适应度不小于历史矩阵适应度，经过有限次迭代后，即获得所有迭代产生的拼板矩阵中适应度最高的拼版矩阵；步骤八具体内容为：将布局方案D以json形式保存为输出文件，同时将矩阵P保存为图片，展示布局方案的可视化效果，以备后续加工。

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